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超融合架构与云、传统架构对比

日期:2023-05-20    阅读数:693

内容参考自“2022分(fēn)布式存储市场调研报告”和“分(fēn)布式存储发展白皮书(2022)”以及“2021年中國(guó)分(fēn)布式数据库市场报告(摘要版)”。

下载链接:下一代超融合架构白皮书《39+份超融合技术及报告合集》

继 软 件 定 义 存 储 (分(fēn)布式存储的定义与分(fēn)类)之 后, 一 种 被 称 為(wèi) 超 融 合 的 系 统 快 速 发 展, 超 融 合 的 全 称 是“ 超 融 合 基 础 架 构(HCI)”,它集计算、存储和网络于一身,在简化部署、管理(lǐ)的同时,还可(kě)以透过增加或者减少节点,追求计算和存储资源横向扩展,具有(yǒu)弹性伸缩的能(néng)力。

对于超融合基础架构而言,计算资源弹性伸缩完全可(kě)以借助服務(wù)器虚拟化技术实现,当时虚拟化技术已经非常成熟,比较难以实现的是存储资源的弹性调度和伸缩,也可(kě)以理(lǐ)解為(wèi)存储虚拟化,但是从技术的演进发展来看,当时存储虚拟化的主要用(yòng)途在于实现不同品牌存储阵列的集中管理(lǐ)和调度,以 IBM 為(wèi)首,提供多(duō)种存储虚拟化的设备,连接不同时期、不同品牌的存储阵列产品。所以当初存储虚拟化强调的并不是存储资源池的概念,但是随着软件定义存储技术的发展,存储节点透过网络连接、横向扩展、全局单一命名存储空间技术成為(wèi)了现实,也為(wèi)超融合基础架构创造了条件,出现了超融合一體(tǐ)机的产品形式。

也因為(wèi)超融合一體(tǐ)机主要突破的是存储资源池的技术,所以很(hěn)多(duō)分(fēn)析机构将超融合一體(tǐ)机归类到存储的范畴,成為(wèi)软件定义存储的一个分(fēn)支。对外提供存储资源服務(wù)的是软件定义存储,与此同时,利用(yòng)存储节点自身的计算能(néng)力,对于上层应用(yòng)提供支撑的就是超融合,这成為(wèi)了当时一种普遍的共识。

超融合一體(tǐ)机易部署、易管理(lǐ)、弹性伸缩,与同样流行的云计算的特点完全吻合,因此当时也有(yǒu)观点认為(wèi)超融合更像是云,并以此与软件定义存储进行區(qū)分(fēn)。最初超融合一體(tǐ)机并不支持作為(wèi)存储系统来使用(yòng),强调兼容计算,但是随着市场的发展,也开始支持纯存储的单一应用(yòng)形式,这就是后话了。

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最初,超融合系统的分(fēn)析、比较的对象并不是软件定义存储,而是一种被称為(wèi)融合基础架构(Converged Infrastructure)的系统,后者是一个工厂定制,整机柜交付的产品设备形式,通过这种方式,简化系统的部署和管理(lǐ),实现系统的快速上線(xiàn)。融合基础架构(Converged Infrastructure)的价值在于系统集成服務(wù),与超融合系统强调的资源池建设,特别是存储资源池的实现,还是有(yǒu)本质區(qū)别的。简单说,融合基础架构(Converged Infrastructure)中所集成的存储,完全有(yǒu)可(kě)能(néng)是传统存储阵列,不是超融合所强调的软件定义存储。这是二者的主要差别。

超融合一體(tǐ)机还是存算分(fēn)离?

超融合基础架构最初是以一體(tǐ)机的形式交付的,具有(yǒu)易部署、易管理(lǐ)和弹性伸缩的云计算服務(wù)的特征,这也是超融合一體(tǐ)机也被称為(wèi)云的原因,从单一应用(yòng)的角度,通过超融合一體(tǐ)机来构建的应用(yòng),就相当于云的应用(yòng)。超融合一體(tǐ)机也可(kě)以用(yòng)来支持多(duō)个应用(yòng),前提是,其计算资源能(néng)够满足多(duō)业務(wù)应用(yòng)的需求。

超融合一體(tǐ)机云化的特征完美切合中小(xiǎo)企业技术能(néng)力有(yǒu)限,管理(lǐ)和运维能(néng)力不足的问题,超融合一體(tǐ)机的出现,毫无疑问降低了用(yòng)户业務(wù)应用(yòng)云化的门槛,在市场得到了普遍使用(yòng)和欢迎。

超融合一體(tǐ)机可(kě)以帮助业務(wù)实现云化,但是无法从根本上替代云计算,换句话说,超融合一體(tǐ)机不能(néng)够作為(wèi)企业私有(yǒu)云建设的基石。原因很(hěn)简单,云计算基础设施需要集中承载企业的所有(yǒu)业務(wù),动辄成百上千,超融合一體(tǐ)机可(kě)以承载少量的应用(yòng),如果作為(wèi)企业云计算基础设施来使用(yòng),难免出现小(xiǎo)马拉大車(chē)的局面,勉為(wèi)其难。

云计算基础设施承载的业務(wù)应用(yòng)更加复杂,类型也更加多(duō)样,有(yǒu)计算密集型和存储密集型应用(yòng)的區(qū)分(fēn),以节点為(wèi)单元横向扩展的超融合一體(tǐ)机的方式,相比就不够灵活。云计算所追求的计算、存储资源分(fēn)离的形式,可(kě)以根据不同应用(yòng)的需要,灵活进行扩充,计算不足扩计算,存储不足扩存储。

云计算应用(yòng)最初的重点是计算资源的虚拟化,这也是為(wèi)什么服務(wù)器虚拟化被称為(wèi)云操作系统的原因。云计算发展到存算分(fēn)离阶段,為(wèi)了和已有(yǒu)产品方案进行區(qū)分(fēn),有(yǒu)厂商(shāng)提出了“云计算发展下半场”的概念,并借用(yòng)了超融合 2.0 的概念,赋予了超融合崭新(xīn)的含义。相比于超融合 1.0 的超融合一體(tǐ)机,超融合 2.0 在市场上遠(yuǎn)没有(yǒu)得到普及和流行,很(hěn)多(duō)人的认知还停留在于超融合 1.0的阶段。

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从超融合到混合云?

企业私有(yǒu)云建设的首要问题是计算资源池化,服務(wù)器虚拟化技术满足资源动态调度的需求,这也是為(wèi)什么服務(wù)器虚拟化被称為(wèi)云操作系统的原因。在众多(duō)私有(yǒu)云开源解决方案中,OpenStack 最终脱颖而出,OpenStack 最初提供的主要功能(néng)主要集中在计算资源的调度、监控、协同和管理(lǐ)。

云计算下半场强调存算分(fēn)离,并借用(yòng)了超融合 2.0 的概念。

云计算的发展经历了从 IaaS、PaaS、SaaS 到公有(yǒu)云、私有(yǒu)云和混合云的变化,在國(guó)内,用(yòng) OpenStack 构建私有(yǒu)云得到用(yòng)户的普遍认同,國(guó)外更加青睐使用(yòng)公有(yǒu)云。与公有(yǒu)云相比,私有(yǒu)云更能(néng)满足数据合规的要求,但在规模和成本上存在差距,混合云就成為(wèi)國(guó)内用(yòng)户的目标,相比之下,國(guó)外更侧重多(duō)云的管理(lǐ)。

如何构建混合云?帮助用(yòng)户实现业務(wù)目标?

对于混合云应用(yòng)而言,以 OpenStack、vSphere、Hyper-V 為(wèi)主构建的私有(yǒu)云,与公有(yǒu)云在本质上是异构系统,要实现混合应用(yòng)是一件非常困难的事情。分(fēn)步骤、分(fēn)阶段实施混合云就成為(wèi)了现实的目标。

作為(wèi)混合云应用(yòng)的第一步,数据上云被提了出来,最初是备份数据上云,鉴于备份数据的特殊格式,不易造成数据泄露,且可(kě)以很(hěn)好利用(yòng)云存储成本低的特点,类似冷数据上云就成為(wèi)了最初的应用(yòng)。在这个基础之上,合理(lǐ)利用(yòng)公有(yǒu)云的计算资源,就可(kě)以实现业務(wù)应用(yòng)的容灾。

数据上云的核心是数据管理(lǐ),这是容灾备份厂商(shāng)的专長(cháng),也是数据存储厂商(shāng)的强项。数据存储的核心,条带化、RAID 也好,本质就是数据管理(lǐ)的问题。在数据管理(lǐ)的基础上,数据存储厂商(shāng)推出了类似近云存储的解决方案。

与此同时,通过与 AWS、Google 等公有(yǒu)云厂商(shāng)合作,采用(yòng) IBM、VMware 所提供的混合云解决方案,用(yòng)户可(kě)以使用(yòng)所熟悉的技术,在私有(yǒu)云、公有(yǒu)云之间灵活使用(yòng)资源。另外一方面,公有(yǒu)云厂商(shāng)也面向大型行业企业用(yòng)户提供了专属云解决方案,其本质也是一种同构、非异构环境的解决方案。

数据与混合云应用(yòng)需求,為(wèi)数据存储厂商(shāng)提供新(xīn)的用(yòng)武之地,他(tā)们也从存储厂商(shāng)上升為(wèi)混合多(duō)云解决方案的供应商(shāng)。為(wèi)了區(qū)分(fēn),这里也借用(yòng)了超融合,提出了超融合 3.0,HCI 也从 Hyper-Converged Infrastructure(超融合基础设施)升级為(wèi) Hybrid Cloud Infrastructure ( 混合云基础设施 ),实现了概念到内容的升华。

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但是对于很(hěn)多(duō)对技术缺乏了解的用(yòng)户而言,从一體(tǐ)机到混合多(duō)云的跨度有(yǒu)点大,让他(tā)们很(hěn)难跟上技术发展的步伐。

什么是 SDS 一體(tǐ)机?与分(fēn)布式存储、软件定义存储、云存储有(yǒu)什么區(qū)别和联系?

还是坚持百易存储研究院的一个原则:不拘泥于定义和概念,而是从实际上应用(yòng)需求出发,SDS 一體(tǐ)机所能(néng)够解决的具體(tǐ)问题。

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从应用(yòng)角度,可(kě)以划分(fēn)為(wèi)需求如下:為(wèi) OpenStack 云提供后端存储、為(wèi)虚拟化提供所需的块数据存储服務(wù)、面向传统架构的统一存储、以及面向海量数据的对象存储。

目前 SDS 一體(tǐ)机强调的是开箱即用(yòng),能(néng)够提供 iSCSI、FC、NFS、CIFS、FTP 等全协议支持的支持,显然这比较适合中小(xiǎo)企业使用(yòng)。未来会不会有(yǒu)其他(tā)形式的 SDS 一體(tǐ)机出现,应该说一切皆有(yǒu)可(kě)能(néng)。

X86 还是专用(yòng)设备?

这个问题产生还是来自于分(fēn)布式存储没有(yǒu)普遍接受的定义,在实践中就出现了认知偏差,类似盲人摸象,每个人都从各自角度阐述对问题的理(lǐ)解。

实际上,x86 还是专用(yòng)设备在市场上是并存的,此外还有(yǒu)其他(tā)的形式。如果从利用(yòng)的角度,传统存储阵列是不是也可(kě)以作為(wèi)节点存在呢(ne)?所以,问题的分(fēn)析并不是 x86 vs 专用(yòng)设备,不同的方案特点不一样,需要用(yòng)户根据自己的需要灵活加以选择。

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性能(néng)上的高低上下,可(kě)以透过 PoC 测试来解决。可(kě)靠性和运维的问题,需要专业人员结合实践给出专业的判断。对于用(yòng)户而言,重要的不是站队,重要的是视野。

分(fēn)布式存储是否适用(yòng)于“关键业務(wù)”应用(yòng)?

分(fēn)布式存储是否可(kě)以应用(yòng)在关键业務(wù)应用(yòng)的场景?市场上之所以有(yǒu)这样的疑问,主要的原因在于缺乏分(fēn)布式存储的实践。与集中式存储阵列相比,分(fēn)布式存储还属于新(xīn)生事物(wù),没有(yǒu)更多(duō)的经验作為(wèi)参考。

对于新(xīn)生事物(wù)的应用(yòng),有(yǒu)一个逐步探索和实践的过程,用(yòng)户不会贸然从关键业務(wù)入手,往往会选择边缘业務(wù),不断积累实践应用(yòng)的经验,这是一个审慎稳妥的做法。

关键业務(wù)应用(yòng)对于可(kě)靠性、稳定性有(yǒu)着极致的需求,强调业務(wù)应用(yòng)的稳定和连续,所以能(néng)够用(yòng)于关键业務(wù)应用(yòng)的产品,在可(kě)靠性、稳定性方面采取了非常多(duō)的措施,以存储阵列為(wèi)例,从前端网络连接、控制器、到后端的磁盘连接,全部采用(yòng)冗余设计,确保系统没有(yǒu)任何单一故障点,这也是存储阵列价格昂贵的主要原因,但是这种极致的可(kě)靠性、稳定性能(néng)够确保关键业務(wù)应用(yòng)的需求。

与之相比,分(fēn)布式存储阵列也采取了非常多(duō)措施来确保系统的可(kě)靠性、稳定性,确保存储数据不丢失,利用(yòng) x86 通用(yòng)服務(wù)器的成本优势,分(fēn)布式存储采用(yòng)多(duō)副本、纠删码的技术确保数据的稳定、可(kě)靠性和安全,多(duō)副本数据被分(fēn)散到不同的节点、机柜、机架,确保不会因為(wèi)单一硬件故障,造成数据的丢失和不可(kě)逆。但出现单一节点故障之后,分(fēn)布式存储系统会调用(yòng)所有(yǒu)的节点,参与数据的恢复,可(kě)以确保系统始终处于多(duō)副本或者纠删码的保护之下。

如今,x86 通用(yòng)服務(wù)器等节点的性能(néng)和质量不断提升,已经具备运行关键业務(wù)应用(yòng)的能(néng)力,在很(hěn)多(duō)计算应用(yòng)的场景已经得到了证实,这也為(wèi)分(fēn)布式存储奠定了稳定、坚实的基础。此外,分(fēn)布式存储横向扩展的能(néng)力更加有(yǒu)助于用(yòng)户应对海量数据存储带来的挑战。

云原生成為(wèi)了应用(yòng)软件发展的主要趋势,透过容器 + 微服務(wù)化设计,云原生应用(yòng)在适应容器的调度、故障隔离的能(néng)力极大增强,也更加能(néng)够适应迭代更新(xīn)的需要,云原生应用(yòng)的发展也降低了对于单一硬件可(kě)靠性的依赖,这种发展趋势,也有(yǒu)助于分(fēn)布式存储的推广和应用(yòng)。(来源:全栈云技术架构)


原文(wén)链接:超融合架构与云、传统架构对比


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